海冰动力学过程的数值模拟

讨论了海冰动力学性质并阐述决定海冰漂移的动量平衡，冰脊和水道形成及确定冰应力与形变、强度之间关系的海冰流变学。提出了模拟海冰动力学过程的数值模式，模式中冰厚分布由开阔水、平整冰和堆积冰３种要素表示．在这３要素的预报方程中引入形变函数，采用一种参数化方法模拟冰脊和水道．为了表示冰内相互作用，将海冰作为一种非线性粘性可压缩物质，采用粘－塑性本构关系。本文还概述和讨论了模式中所采用的数值方法，应用此模式模拟了渤海、波罗的海的波的尼亚湾和拉布拉多海的冰漂移．渤海冰漂移模拟结果明显地显示出潮周期变化，还模拟了渤海的冰脊和水道，进行了海冰流变学参数的敏感性试验．并将此冰模式与大气模式和边界层模式联接，给出渤海海冰预报结果。

三维斜压台风模式I.数值方法

一种多重移动套网格斜压台风模式已被应用于海洋环境数值预报。模式采用坐标系的原始方程组作为控制方程。现在用于国家海洋环境预报中心的模式垂直方向为非等距４层，水平方向为ＡｒａｋａｗａＢ型格式，所采用的差分格式满足动量和能量守恒原理。模式控制方程组分离成平流过程和适应过程二组方程，并根据大气运动不同过程的特性，分别采用不同的时间步长和不同的积分方法。预报和后报结果显示该数值方法不仅可以缩短机时，而且可以得到稳定的预报结果。

海冰模式和数值预报

根据渤海冰情，在海冰动力学和热力学研究基础上，提出一种海冰动力一热力模式。该模式包括平整冰、堆积冰和开阔水三要素，采用粘一塑性本构关系计算冰内应力。利用参数化方法处理变形函数和热力增长率。该冰模式与潮流模式耦合研究渤海冰－潮相互作用，并与ＥＣＯＭ－Ｓｉ海洋模式耦合进行预报试验。该冰模式与大气模式联接，或应用气象部门数值天气预报产品进行海冰业务数值预报。本文还给出了预报结果。

冰情、灾害、监测、预报、减灾

本文概述渤海和黄海北部海域冰情及其产生的灾害，概述海冰监测和预报，讨论防灾减灾有关问题。

海冰的动力-热力过程的数学处理

本文叙述海冰模式中动力-热力过程的数学处理。模式将冰作为一种粘性-塑性流体,引入热力增长函数和变形函数表示气-冰、气-冰-水相互作用,冰脊和水道等对海冰热力和动力学过程的作用。讨论了冰模式中参数化的问题。

三维斜压台风模式 Ⅱ.预报试验

一种斜压多重移动套网格台网模式在国家海洋环境预报中心已被应用于海洋环境预报。本文第一部分已描述了模式方程组和数值方法。本文继续概述模式网格、变分调整初始化和预报试验结果。最外粗网格域固定，内部细网格域随台风中心轨迹移动。模式中，粗细网格变量采用双向耦合。平衡方程和方程，理想台风场和变分调整方案被用于台风模式初始化。一种简单而有效的资料同化方法，即用第６ｈ台风报和弱约束变分原理调整初始场，被应用于提高预报结果。最后本文给出预报试验结果。预报误差统计显示本模式对台风路径预报具有相当能力，而且可以提供海面风和气压场较好的预报。本模式已经与海浪模式联结，得到满意的波高预报结果。

一次暴雨过程大气边界层结构的数值分析

1979年7月28日河北唐山地区的强暴雨,10小时总降水量达430mm,降水强度大,从时间和空间上都非常集中。这次太平洋副热带高压北侧暖区发生的强暴雨引起国内气象界的普遍重视。游景炎,陆一强等对这次暴雨过程的大尺度环境、中尺度结构进行了详细分析并分别讨论了边界层急流、强对流性云团以及地形等的作用。游景炎根据地面天气图的分析,发现明显的雷暴高压和中尺度低压。这种中尺度系统在大气边界层内如何表现呢?这次暴雨系统延伸多高呢?

孟加拉风暴潮及其数值模拟

1991年4月底,14万人死于孟加拉风暴及其引起的强风暴潮灾害,损失已超过30亿美元,震撼了全世界,引起我国人民的极大的关注。本文介绍历史上孟加拉湾风暴潮及其灾害,并利用我们的风暴潮模式模拟这次风暴潮形成过程。结果表明,我国的风暴潮预报技术,已初步具备在世界其它遭受风暴灾害的地区发挥作用的能力。

数值预报模式中大气边界层的处理

本文叙述一些数值预报模式中大气边界层的处理。着重讨论大气边界层模式和自由大气模式的耦合、混合层的演变、表面层参数化、卷夹的参数化以及湿热力过程和辐射的作用。指出大气边界层的处理对海洋环境数值预报的重要性。

MODIS渤海海冰遥感资料反演

鉴于渤海海冰监测和预报对海冰卫星遥感数字化产品的迫切需求,本文利用MODIS的1B级数据进行渤海海冰参数反演,提供海冰遥感图像和海冰密集度、冰厚数值产品,作为渤海海冰监测和海冰数值预报初始场的重要信息来源,以及海冰预报质量检验的参考依据之一。反演结果表明,其各通道对海冰性质有很好的反映,资料信号比较稳定,对不同密集度和厚度的冰有较好的区分,相对NOAA/AVHRR和HY-1A资料有更好的实际应用价值;Terra/MODIS和HY-1A/COCTS海冰遥感反演结果对比也为HY-1A系列卫星海冰遥感的改进和提高提供有益的启示。

渤海冬季海冰气候变异的成因分析

选取渤海冰情等级资料和大气环流74个指数逐月资料,分别建立不同尺度(年、半年、季和月)的累积值变量作为因子,研究该地区冰情年代际变化及冰情的气候成因,结果发现以1972年为分界把1932～2000年时期冰情的变化分为两个时段,前一时段为重冰情多发阶段,1972年以后转为轻冰情时段.影响渤海海冰冰情变化主要因子是太平洋副高.

渤海、北黄海海冰与气候变化的关系

渤海和北黄海的冰情随着历年冬季气候差异而不同 .暖冬海冰覆盖范围不足海域的 1 5% ,而寒冬可覆盖海域 80 %以上 .概述了海冰监测及资料来源 .冰覆盖面积、外缘线位置和冰况等级等被作为反映结冰海域冰情的指标 .用大连和营口站的气温表示渤海、北黄海海域的局地气候 .用 1 952～ 2 0 0 0年大连的月平均气温描述冰情的变化 .给出冰情指数由 1 952 / 1 953年到 1 999/ 2 0 0 0年随大连站月平均气温变化 .影响渤海和北黄海冰情和气候的因子很多 ,诸如大气环流的演变和太阳活动等 .分析了多种因子与冰情的滞后相关 ,指出 2 0世纪 90年代渤海冰情持续偏轻与全球气候变暖趋势相当一致 ;渤海和北黄海冰情的年际变化与El-Nino现象以及太阳活动周期有关 ;

全球冰-海洋耦合模式的海冰模拟

海冰是全球气候系统的重要分量 ,与大气和海洋的相互作用 ,直接影响大气环流和海洋环流 ,对气候及其变化具有重要影响。文中依据冰、海洋间的热力、动力耦合相互作用 ,改进冰海洋热力耦合方案 ,利用由中国科学院大气物理研究所的 30层海洋模式和基于Flato空化流体流变学的海冰动力模式和Hibler表面热收支平衡的零层海冰热力模式 ,建立全球冰海洋耦合模式。利用大气月平均气候资料 ,利用冰海洋耦合模式对全球海冰的分布及其季节性变化、海冰漂移进行了耦合模拟和分析。模拟的南半球海冰分布及季节变化与实际分析资料非常接近 ,比 2 0层冰海洋耦合模式的结果有显著改进。北半球海冰范围偏小 ,但季节变化的量值与实际相当一致。模拟的海冰速度场反映了南、北半球海冰漂移的主要特征 ,如北极的穿极漂流和南大洋的绕极环流等。对海冰密集度的分析表明 ,模拟结果得以改进原因在于改进的冰海洋热力耦合方案增强了融冰期冰海洋耦合系统海洋热通量增加—密集度减小—能量收支增加的正反馈机制。

“海洋1号”卫星在海冰监测和预报中的应用

“海洋1号A”卫星是我国发射的第一颗海洋卫星．2002～2003年冬季，该卫星首次应用于我国渤海海冰监测和预报．建立了从卫星1B级数据开始的海冰反演系统，提供海冰遥感图像和海冰密集度、冰厚与冰外缘线数值产品，作为渤海海冰监测和海冰数值预报初始场的重要信息来源，以及海冰预报质量检验的参考依据之一．介绍所发展的“海洋1号A”卫星海冰反演系统的流程、算法和反演参数，海冰反演结果，及其在渤海海冰监测和预报中的应用．

渤海冰漂移对海面风场、潮流场的响应

在对海冰漂移动力学分析基础上,利用MODIS资料,采用MCC方法获取渤海大范围冰覆盖的海域冰速场,并利用NCEP风速资料和潮流资料进行回归分析,得到渤海冰漂移速度与风速和流速的关系.利用MODIS和NOAA/AVHRR资料获取的渤海冰速资料的综合分析显示:渤海海冰运动,除受盛行风控制外,还受到复杂的海岸地形、流和冰内应力的共同作用,所得到的大范围海冰运动规律和多年历史观测资料分析结果基本一致,并清楚地显示了冰边缘带海冰运动的特征,弥补了局地、单站海冰观测的局限性.

近30年北极海冰异常变化趋势

在过去30年间,北极气候发生了前所未有的异常变化,北极海冰变化更是经历了令人瞩目的、从平缓到突变的缩减过程,因此,北冰洋及其海冰的研究得到广泛的重视。综述当前国内外有关北极海冰快速变化的研究工作,对这些大气的现场观测和卫星遥感资料的分析,以及一些全球和区域气候模拟的结果,基本上一致地指出了近30年来北极海冰的快速衰减趋势,尤其是夏季北极海冰正以每10年超过10%的变化幅度快速减少。从海冰的基本物理特征、与大气海洋相互作用的物理过程、及其对全球和北极气候变化的响应和反馈机制,研究形成这种快速变化的因子——海表面气温增暖,太平洋与大西洋入流的热盐性质变化,以及大气环流模态的影响等。

黑潮环流的数值模拟

1 引言 黑潮是太平洋一支强的西边界流,具有高温、高盐、流幅窄、流速高、流量大的特征,主要来源于北赤道洋流,把大量热量从低纬输送到高纬,它的季节和年际变化都会对气候产生重大影响,对我国近海的温盐分布及环流的影响起到至关重要的作用。

渤海冰-海洋耦合模式 I.模式和参数研究

在国内外冰-海洋耦合模式研究基础上,根据渤海水文、气象和冰情特点,以国家海洋环境预报中心的渤海海冰预报模式和POM海洋模式为基础,开发了一个冰-海洋耦合模式.在该耦合模式中,冰和海洋之间的动量和热量交换是双向的,冰厚和冰密集度的变化不仅由冰表面和冰底的热收支决定,还由开阔水的表面热收支决定.侧重阐述了耦合模式的动力和热力学过程的耦合,并对模式中一些热力参数进行了讨论.

渤海的海冰

本文根据渤海海冰研究和来自卫星遥感、飞机和船舶航测、岸站观测、野外现场实验以及历史记载等，概述渤海冰形成、类型、物理力学性质和冰情、漂移等。

渤海冰-海洋耦合模式 Ⅱ.个例试验

以渤海1998～1999和2000～2001年度冬季的海冰发展过程为例，采用实时气象数值预报场作为大气强迫，利用渤海冰一海洋耦合模式模拟渤海整个冬季的海冰生消和演变以及渤海冰季冰-气、冰-水和气-水界面的热收支．模拟结果显示大气和海洋的热力效应对渤海的海冰发展非常重要，特别在海冰的冻结和融化阶段，海洋热通量在热力耦合中起着重要作用．模拟还显示了冰覆盖内部区域和冰外缘线附近不同的热力特征，分析讨论了冰区内和冰边缘两个特征点冰厚分布、界面热量收支和海表水温等．